当期目录

2020年 第33卷 第6期 刊出日期：2020-06-15

  

一种基于无源射频技术的用户步态识别及认证方法

王鸽,惠维,丁菡,赵鲲,赵季中

2020, 33(6):  1-7.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.001

摘要 ( 278 )   HTML ( 13 )   PDF (1383KB) ( 59 )  

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步态识别作为一种新兴的生物特征识别技术,具有距离远、难伪造的优点,在智能监控等领域中具有广泛的应用前景。现有的步态识别方法存在着算法计算复杂、用户参与度高、设备开销较大等问题。针对这些问题,文中提出了一种基于无源射频技术的用户步态识别方法。该方法使用了门禁系统中已经广泛部署的无源射频标签,通过标签相位数据计算用户行走动态速度,利用多标签信号互补特性进行信号补偿,提取用户步态频率响应特征。实验结果显示,该方法的用户识别准确率高达91.87%,特征提取及比对的时延仅有0.129 s。在训练数据极少、用户参与度低的情况下,实现了高效率、较准确的用户步态识别及认证。

基于混合编码的射频识别无芯片标签设计

孙海静,陈强,杨娇,周玲

2020, 33(6):  8-12.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.002

摘要 ( 250 )   HTML ( 8 )   PDF (942KB) ( 44 )  

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为降低传统射频识别标签成本,提升标签编码容量,文中采用幅值与频率位置混合编码的方法,设计了一种由微带主传输线、收发正交的超宽带天线和长度不等的谐振器组成的,具有大容量编码功能的无芯片射频识别标签。仿真及测试结果表明,该标签在2.376.17 GHz频段上得到了20 bit的编码容量,混合编码后可得到60 bit的编码容量。实测3种编码状态的8 bit无芯片标签,显示谐振器频点误差小于10 MHz,能够保证谐振点的准确识别,实现预设的编码功能。该种具有大容量编码功能无芯片标签,降低了物联网系统的成本,可以取代激光条形码应用于物流领域。

纸基柔性RFID标签金属天线制备

颜川,程思元,王康

2020, 33(6):  13-17.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.003

摘要 ( 317 )   HTML ( 6 )   PDF (918KB) ( 38 )  

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纸张基材具备的多孔特性使其表面的液体材料产生了渗透、扩散等现象,因此在纸基的表面利用化学镀形成RFID标签金属天线极为困难。针对这个问题,文中采用氯化亚锡胶体溶液对纸张表面进行处理以避免转印油墨渗透。为进一步提高RFID标签天线金属层的导电性和附着力,采用壳聚糖溶液处理纸张基板表面以引入对催化离子具有吸附性的功能基团。SEM、XRD、EDS和附着力测试证明,文中所制备RFID标签天线的金属层表面具有致密、结晶度高、附着力良好、电阻率低(2.58×10 ^-8 Ω·cm)且机械性能良好(1 000次弯曲)等优点。

基于天牛须算法的粒子群算法在PID参数整定上的应用

吴强,张伟,杨慧婷,汪朝盈

2020, 33(6):  18-23.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.004

摘要 ( 388 )   HTML ( 11 )   PDF (918KB) ( 68 )  

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PSO虽然被广泛应用于包含PID参数整定等各种寻优问题中,但是传统粒子群算法在某些场合收敛速度慢且较容易陷入局部最优值。针对这些问题,文中提出一种将新型高效BAS融合进PSO算法的全局寻优过程,该方法可以更好地跳出局部最优点。同时,由于BAS算法为单一个体的算法,易因为早熟收敛陷入局部最优,故将BAS和传统的PSO结合也增强了BAS的丰富度。在Schaffer函数进行的20次独立测试显示,该算法相对于传统PSO和BAS取得了较好的寻优结果。最后,将算法应用到不稳定对象的PID参数寻优中,结果显示相对于PSO和改进PSO算法,新算法下的ts、tr、IAE、ISE等各项指标均得到了提高。

一种基于BCD工艺的汽车电压调节器芯片设计

杨人静,王义,张育贵,时传飞

2020, 33(6):  24-28.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.005

摘要 ( 356 )   HTML ( 4 )   PDF (858KB) ( 38 )  

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针对目前车用电压调节器体积大、稳定性差和寿命短等问题,设计了一款用于汽车的电压调节器芯片。该芯片通过PWM技术调整发电机励磁绕组的平均励磁电流,稳定了发电机输出电压。同时,该芯片集成了低温漂、高精度的电压基准源与电流源,还具有欠压锁定与过温保护电路,提高了系统可靠性。芯片基于0.5 μm BCD工艺进行设计,采用Cadence Spectre进行仿真。仿真结果表明,该芯片工作电压是720 V,静态电流仅为472 μA,电压调节范围1020 V,基准电压1.16 V,工作温度范围-40125 ℃,温度系数8.4 ppm·℃ ^-1,且当发电机输出电压波动时,该芯片可使输出电压稳定。

一种基于LMS自适应滤波的互相关时延估计优化算法

魏文亮,茅玉龙

2020, 33(6):  29-34.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.006

摘要 ( 527 )   HTML ( 8 )   PDF (1046KB) ( 103 )  

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在多站时差定位系统中使用基于LMS自适应滤波的互相关法进行时延估计时,若采用固定步长因子则会在收敛速度和稳态失调之间存在较大矛盾,从而影响时延估计精度。针对这一问题,文中提出了一种基于分段变步长LMS自适应滤波和希尔伯特差值的互相关时延估计优化算法。该方法首先采用分段变步长LMS自适应滤波对信号进行滤波处理,然后将滤波后的信号作互相关运算,最后通过希尔伯特差值法锐化相关函数的峰值,进一步提高时延估计精度。在相同条件下,文中模拟分析了不同算法的时延估计精度。实验结果表明,新的优化算法时延估计精度更高。在不同信噪比下,新方法相较传统时延估计方法精度提高了2.2%以上,具有良好的抗噪声性能。

基于开关电容DC-DC转换器的两路主从输出策略

吴涵涵,卜刚

2020, 33(6):  35-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.007

摘要 ( 228 )   HTML ( 1 )   PDF (839KB) ( 23 )  

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传统的多路输出开关电容直流-直流转换器的线性调整率与负载调整率不够理想。针对这一问题,文中采用两路时分复用的输出方法,在控制开关相位交织的情况下,分别对主路和从路进行能量传输,并给出具体的调制策略。该输出策略中,主路采用脉冲频率调制,从路则采用脉冲跳跃调制。同时,文中引入平均频率概念,实现了对驱动能力的量化表征。在Cadence软件下进行电路设计,并进行仿真。仿真结果表明,主路的线性调整率为3.01%,负载调整率为3.54%;从路的线性调整率为3.75%,负载调整率为4.28%。

一种锂电池多模组联合均衡系统的设计

黄鹏,郑岳久,高寒,来鑫

2020, 33(6):  40-45.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.008

摘要 ( 236 )   HTML ( 2 )   PDF (1240KB) ( 20 )  

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车用动力电池组在充放电循环使用中容易出现一致性恶化的现象,这会导致电池容量衰减甚至引发安全问题。为了解决此问题,文中提出了一种基于CAN网络的锂电池多模组联合均衡系统。该系统能够级联多个均衡器,每个均衡器能够利用充电芯片对电池模组进行主动均衡,同时结合小电阻阵列进行被动均衡,并利用串联在均衡器外部的大功率电阻为电池模组提供快速放电均衡。通过设计有效的控制策略与均衡算法,实现了多个模组联合均衡的目的。仿真和实验对控制策略与均衡算法进行了验证,在实验中,电池组电压极差从均衡前的200 mV缩小为均衡后的20 mV,证明该均衡系统可以有效改善电池组的一致性情况。

一种多区域空冷式高低温精确温控系统的研究

陈明方,臧家秀,张永霞

2020, 33(6):  46-51.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.009

摘要 ( 360 )   HTML ( 0 )   PDF (1124KB) ( 31 )  

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为解决多区域空冷式高低温高精度控制问题,文中设计了一种新型大空间、多区域的控制方法。该方法采用PLC作为控制核心,以PT100温度传感器作为测温元件,以冷热机组作为温度调节元件,结合宏观PID控制算法、快速PWM调节及冷热机组混合调节控制实现对多区域温度的精确控制。该方法基于组态软件开发了用户登录功能,实验样机测试结果表明,该系统可以实现-520 ℃范围内温度精度为±0.5 ℃,2060 ℃范围内温度精度为±0.1 ℃的温度控制,其比常规PID算法的控制精度更高、可靠性更好且操作简便,具有良好的推广价值。

一种多核系统改进型列表调度算法

罗乐,王春华,张多利,宋宇鲲

2020, 33(6):  52-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.010

摘要 ( 225 )   HTML ( 1 )   PDF (854KB) ( 34 )  

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在任务调度领域,基于列表的任务调度算法被广泛应用。经典列表调度算法在节点排序阶段会对权值一致的任务节点进行随机排序,但这种节点排序方式过于粗糙,难以取得较好效果。针对这一缺陷,文中提出了一种改进型列表调度算法,通过特殊列表片段将权值一致的任务整合到一起,并对特殊列表片段的调度解空间进行遍历,以迭代产生更优的调度列表获得更好的调度效果。随机DAG图测试结果表明,提出的算法调度效果优异,算法平均增强比最高可达15.3%,不仅适用于多种任务图规模,且在CCR和平均出入度较高的情况下有更好的调度性能。

基于火箭遥测的地面站接收信号情况预估方法

庞岳峰,谷锁林,李立三,杨丙贤,褚福勇

2020, 33(6):  58-62.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.011

摘要 ( 271 )   HTML ( 3 )   PDF (817KB) ( 32 )  

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火箭尾焰造成的信号衰减是地面测量点位选择重点考虑的问题,通常采用传统β角确定火箭尾焰对遥测地面站接收信号的影响程度。针对新型固体火箭发射中β角分析法对遥测地面站接收信号情况预测不准确的问题,文中在分析影响遥测地面站信号接收因素的基础上,提出了一种采用信号衰减方向性预估遥测地面站接收信号情况的模型。通过分析火箭遥测实测飞行姿态、位置以及地面遥测设备实际跟踪信号情况确定了模型参数,并通过实例计算证明了该方法优的优越性。

基于网络摄像头的活体人脸识别系统设计

王春江,张猛,张建飞

2020, 33(6):  63-68.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.012

摘要 ( 331 )   HTML ( 15 )   PDF (1118KB) ( 37 )  

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针对当前监控系统平台体积大、功能单一、造价高等问题,文中基于海思3518E平台设计了一套在线活体人脸识别系统。该系统包含图像预处理、图像获取、人脸检测、人脸活体检测、人脸识别共5个部分,并针对传统算法在嵌入式平台的不足进行了改进与优化。系统通过摄像头采集的人脸图像对图像做预处理,为后续图像特征提取提供保障,利用扩展Haar特征训练分类器,并使用Adaboost算法级联分类器进行人脸检测,将检测到的人脸利用HSV和Ycbcr多色彩空间下提取的COALBP和LPQ融合特征训练SVM模型,并进行活体人脸检测。最后,对人脸图像分块提取LBP特征进行人脸识别,将识别结果通过微信小程序显示。实验结果表明,基于海思网络摄像头人脸识别系统的可行性,具有一定的实用价值。

螺旋槽位置特征对气膜密封性能影响的仿真研究

万幸,刘美红,孙军锋,王学良

2020, 33(6):  69-73.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.013

摘要 ( 182 )   HTML ( 0 )   PDF (842KB) ( 19 )  

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为了更有效地进行螺旋槽位置选取及确定气膜密封性能的影响因素,文中对螺旋槽位置特征对气膜密封的性能影响进行仿真研究。通过理论分析以及ANSYS建模软件定义,对两种状态下的压力场模型以及静环开槽和动环开槽两种气膜结构模型进行了建模。在此基础上,利用FLUENT软件仿真研究了静环开槽和动环开槽结构下的静压分布与剪切应力分布情况,并进一步分析了不同操作参数对柱面气膜密封性能的影响。通过仿真结果可以说明,静环开槽的气膜模型要略优于动环开槽的气膜模型,且压差和空气黏度对气膜密封性影响显著。

二硫化钼催化析氢电极的构筑及其性能研究

李培真,陈龙

2020, 33(6):  74-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2020.06.014

摘要 ( 238 )   HTML ( 2 )   PDF (1016KB) ( 29 )  

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针对目前MoS₂作为析氢催化剂时存在的活性位点数目少且材料导电性能差等问题,文中通过液相超声剥离法以及离心处理制备得到MoS₂/PVP分散液。PVP的辅助剥离作用使得剥离得到的MoS₂纳米片尺寸大幅减小,提高了MoS₂催化析氢活性位点的丰度;MoS₂在PVP辅助剥离过程中发生了2H相到1T相的转变,同样增强了催化析氢活性。文中选用含有导电铜层的PI基片作为电极基底,利用喷墨印刷技术将MoS₂/PVP催化剂固载于导电基底上制得催化析氢电极。该电极在10 mA·cm ^-2处的过电位为77 mV,Tafel斜率为65 mV·dec ^-1,这一结果表明该催化电极具有高催化活性。